Механические свойства (табл. 6.21) определяли при испытании образцов, изготовленных из основного металла и сварного шва, на растяжение, а также ударный и статический изгиб. Образцы из основного металла выдержали изгиб на угол 90°, а образцы со сварным швом и необработанной внутренней поверхностью разрушились при углах загиба 57 и 36°. Сварные образцы с обработанной внутренней поверхностью выдержали загиб на 90°, так как с поверхности были удалены слой с межкристаллитным поражением и непровар в сварном шве.

Таблица 6.21. Механические свойства металла трубопровода после эксплуатации на установке Л-35-1/2

Ocновной металл —сталь 12Х18Н10Т

* Один образец разрушился при σb = 520,7 МПа,σ0,2 = 411,7 МПа, ψ = 6 %, δ = 3.7 %

Были также проведены испытания кольцевых образцов, изготовленных из исследуемого трубопровода, на сплющивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 8731—74. Все образцы выдержали их без разрушений.

Таким образом, основной металл трансферной линии за 24 года эксплуатации не претерпел заметных структурных изменений и снижения механических свойств, при этом межкристаллитное коррозионное растрескивание сварного соединения произошло на незначительную глубину.

На установках ЛК-6У Павлодарского и Кременчугского НПЗ печные змеевики из стали марки 12Х18Н10Т (диам. 108X9) в блоках риформинга эксплуатировали при давлении 3 МПа и температуре 480—500 °С (максимальная температура стенки 575 °С). Напряжения в стенках печных труб при этом составили 16,5 МПа. Установка работала в обычном режиме, при этом оксихлорирование и гидрохлорирование не проводили.

К моменту вырезки образцов для исследовании продолжительность работы печных труб на Павлодарском НПЗ составила 30 000 ч, на Кременчугском НПЗ — 36 650 ч, в том числе в условиях регенерации соответственно ~300 ч (четыре операции регенерации) и ~ 1200 ч (десять операций регенерации). Кроме того, в цикле реакции периодически осуществляли подачу дихлорэтана в реакторы (0,3—1,5 млн 1 хлора на сырье), что обусловило эксплуатацию при повышенном содержании коррозионно-агрессивных компонентов: НСl, SO2, СО2, Н2О.

Для выяснения состояния металла и работоспособности печных змеевиков при оксихлорировании катализаторов установок риформинга вырезали и исследовали контрольные образцы со сварным швом [58].

По химическому составу основной металл печных труб соответствовал требованиям ГОСТ 5632—72 на сталь 12Х18Н10Т (табл. 6.22). В сварном шве змеевика Павлодарского НПЗ обнаружено повышенное содержание углерода, причем в основном металле отношение Ti : С составляло 5,6; в сварном шве отношение Nb : С 7,0. Для Кременчугского НПЗ значения этих отношений составили соответственно 6,3 и 7,3. Стойкость металла к МКК обеспечивается при отношении Ti: С 6,0, отношение Nb : С необходимо поддерживать не менее 11.

В результате металлографических исследований образцов с Павлодарского и Кременчугского НПЗ, проведенных непосредственно после промышленной эксплуатации, не обнаружено каких-либо изменений коррозионного характера в структуре основного металла и сварного соединения.

Для выяснения склонности стали к МКК образцы из основного металла и сварного шва кипятили в стандартном растворе по методу AM (ГОСТ 6032—75) в течение 24, 50 и 100 ч. Образцы из сварного шва и основного металла с Павлодарского НПЗ после соответственно 22 и 76 ч испытания подверглись МКК, что объясняется повышенным содержанием углерода, и разрушились при испытании на статический изгиб. Образцы металла шва с Кременчугского НПЗ после 24 ч кипячения в стандартном растворе подверглись МКК на незначительную глубину (0,2 мм); на образцах основного металла заметных структурных изменений благодаря нормальному соотношению Ti : С не обнаружено даже после 100 ч испытаний.

Таблица 6.22. Результаты химического анализа металла печных змеевиков после промышленной эксплуатации (основной металл — сталь 12XI8H10T)

Таблица 6.23. Механические свойства металла печных змеевиков после промышленной эксплуатации (основной металл — сталь 12Х18Н10Т)

Механические свойства основного металла печного змеевика (табл. 6.23) Павлодарского НПЗ не претерпели заметных изменений, а для металла сварного шва характеристики прочности и пластичности по сравнению с нормативными снизились в несколько раз, что небезопасно для эксплуатации. Механические свойства как основного металла, так и металла шва печного змеевика Кременчугского НПЗ не изменились.

Склонность стали 12Х18Н10Т к коррозионному растрескиванию испытывали также на лабораторной установке. Образцы для испытаний изготовляли в форме петли, напряжения на гребне которой близки к пределу текучести (230 МПа). При температуре испытаний (500 °С) в результате релаксации снималось примерно 30 % напряжений. Таким образом, остаточные напряжения (160 МПа) намного превышали фактические (15—35 МПа) в стенках печных змеевиков действующих установок риформинга. Продолжительность опытов составляла 250, 500, 1000, 2000 и 2500 ч и определялась расчетным сроком службы змеевиков (10 лет), в течение которого может быть проведено максимальное число (20) операций регенерации (2000 ч).

Металлографическими исследованиями до и после испытаний на МКК (по методу AM, ГОСТ 6032—75) обнаружено, что при выдержке в хлоре до 2500 ч межкристаллитная коррозия распространяется на глубину до 50 мкм. В структуре металла ненапряженной части тех же образцов после испытаний на МКК и на изгиб на угол 90° разрушений коррозионного характера не обнаружено.

При металлографическом исследовании петлеобразных образцов из стали той же плавки после выдержки на воздухе при тех же условиях изменений в структуре не установлено. Однако после испытаний на МКК по методу AM (ГОСТ 6032—75) в течение 100 ч обнаружена межкристаллитная коррозия на глубину 50—70 мкм.

Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что наличие газообразного хлора в среде при повышенных температурах не приводит к межкристаллитному разрушению даже при приобретенной склонности стали к МКК. Следовательно, условия эксплуатации установок в режиме окислительной регенерации катализаторов не опасны для эксплуатации печных змеевиков из стали марки 12Х18Н10Т.